Witamina D produkowana jest powszechnie w całym świecie ożywionym i wszystko wskazuje, że zawsze potrzebne są do tego promienie UV.

Nie wszystkie organizmy same ją wytwarzają, a te, które tego nie robią, żywią się jej producentami. Na przykład ryby morskie, które wśród wszystkich zjadanych przez człowieka produktów zawierają najwięcej witaminy D, same jej nie wytwarzają, gdyż żyją często poniżej strefy fotycznej, czyli tam, dokąd nie docierają już promienie słoneczne. Czerpią ją za to z fitoplanktonu żyjącego tuż pod powierzchnią i produkującego ją na ogromna skalę.

Zwierzęta lądowe nie jedzą jednak ryb morskich i muszą radzić sobie inaczej. Ogromna większość z nich produkuje witaminę D samodzielnie — na przykład wśród ssaków tylko żyjące w wiecznych ciemnościach podziemnych tuneli golce i niektóre żerujące wyłącznie nocą nietoperze muszą w całości polegać na źródłach zewnętrznych.  

Energia potrzebna do produkcji witaminy D pochodzi z promieni słonecznych, ale nie z zakresu widzialnej części widma, tylko z krótszych i nieodbieranych przez nasze oczy promieni ultrafioletowych (UV). Jest to więc zwierzęcy odpowiednik roślinnej fotosyntezy, choć oczywiście produkty finalne w obu przypadkach są inne, w pierwszym to witamina D, w drugim — węglowodany. Fotosynteza nakłada na stosujące ten rodzaj reakcji chemicznych organizmy pewne wymogi, z których najważniejszy to konieczność wystawiania ciała (lub jego części) na bezpośrednie działanie promieni słonecznych. To dlatego liście są zwykle płaskie i kierują powierzchnię ku słońcu.

Tyle że o ile rośliny mogą to robić w miarę bezpiecznie, bo promienie widzialne są nieszkodliwe dla komórek, to używane do syntezy witaminy D promienie UV niosą bardzo dużo energii i przez to mogą uszkadzać wrażliwe cząsteczki DNA, a każda zmiana w DNA, czyli mutacja, może potencjalnie mieć katastrofalne następstwa. Dlatego organizmy lądowe potrzebują ochrony przed szkodliwym promieniowaniem. Wszystkich nas chroni powstała w odległej przeszłości Ziemi warstwa ozonowa, która ostatecznie uformowała się pod koniec prekambru i dopiero jej istnienie stworzyło warunki do kolonizacji lądów. Ozon nie wychwytuje jednak całego promieniowania, a jedynie jego znaczącą część, przed resztą każdy organizm musi się bronić „na własną rękę”.

Metody osiągania tego celu są różne, od odblaskowych okryw pancerzy chrząszczy, przez rozmaite wydzieliny lub włoski na powierzchniach liści czy na nagiej skórze gąsienic, po odpowiednie zachowanie, na przykład usuwanie się w cień, gdy nasłonecznienie jest zbyt intensywne. Czasem wymagania stawiane organizmom są sprzeczne, bo niektóre organy (np. liście) muszą wystawiać jak największe powierzchnie w kierunku słońca, a inne po prostu potrzebują światła (np. oczy), zarazem jednak trzeba maksymalnie ograniczać dostęp szkodliwych promieni UV, których fotony przybywają w tym samym „pakiecie” co i fotony światła widzialnego. 

Wróćmy jednak do zwierząt i człowieka. Witamina D musi powstawać na powierzchni ciała, bo tylko ona wystawiona jest na bezpośrednie działanie promieniowania, dlatego skóra jest jedynym narządem wytwarzającym tę substancję. Rodzi to kolejny paradoks, bo skórę trzeba chronić nie tylko przed wpływem promieni UV, ale i przed drapieżnikami, dla których miękka i naga powłoka ciała jest bezpośrednią zachętą do ataku.

Muszle mięczaków, pancerze żółwi, płyty kostne krokodyli, upierzenie ptaków i futro ssaków powstały między innymi właśnie po to, by niepotrzebnie ciał nie odsłaniać. W toku ewolucji zwierzęta rozwiązywały ten konflikt w różny sposób, np. odsłaniając skórę (dla produkcji witaminy D), ale zarazem zaopatrując ją w substancje trujące lub cuchnące (w celu obrony przed drapieżnikami), lub wystawiając miękkie ciała tylko na krótki czas i skrywając je pod pancerzem w razie groźby ataku.

Tak postępują np. zaopatrzone w muszle mięczaki. Ptaki i ssaki, których okrywy ciała pełnią funkcje termoregulacyjne, stosują jeszcze inne, oryginalne rozwiązanie: umieszczają na futrze lub piórach specjalną oleistą substancję, z której po naświetleniu powstaje witamina D, a następnie zlizują ją i w ten sposób dostarczają organizmowi potrzebny im składnik. 

Ludzie jednak po raz kolejny poszli własną, nieprzetartą przez inne zwierzęta drogą. Pozbycie się futra przed trzema milionami lat i wyjście z cienia oznaczało, że cała skóra naszych sawannowych przodków stała się rodzajem ogromnego i rozproszonego gruczołu do produkcji witaminy D. Odtąd człowiek stał się w wyjątkowym stopniu uzależniony od dostępności promieni słonecznych, których aktywnie poszukiwał, zamiast się przed nimi chować.

Ten mechanizm ludzkiej fotosyntezy jest nadzwyczaj wydajny – jak wskazują wyliczenia, centymetr kwadratowy skóry (białego) człowieka wystawiony przez trzy godziny na intensywne promieniowanie słoneczne produkuje 18 IU (International Units, czyli jednostek międzynarodowych) witaminy D, co oznacza, że cała powierzchnia skóry (to prawie dwa metry kwadratowe) naświetlana przez sześć godzin słońcem równikowym wytwarza astronomiczną ilość 800 tysięcy IU tej substancji.

 

To dawka wielokrotnie przekraczająca poziom szkodliwy dla organizmu, a do zatrucia nie dochodzi tylko dlatego, że po przekroczeniu wartości granicznej nadmiar witaminy D ulega degradacji równie szybko, jak powstaje.  Naga małpa stała się więc „małpą solarną” i to w stopniu w świecie zwierząt niespotykanym. Z dwoma głównymi zagrożeniami — ze strony drapieżników i mutagennych właściwości promieni UV — jakie się w tej sytuacji pojawiły, poradziliśmy sobie w oryginalny sposób. Przed drapieżnikami zaczęliśmy się bronić, żyjąc w zintegrowanych i solidarnych społecznościach oraz wytwarzając broń i narzędzia (w tym „oswajając” ogień), przed słońcem zaś, stosując naturalny filtr UV — melaninę, specjalny barwnik zatrzymujący większość szkodliwego promieniowania.

Dlatego skóra ludzi żyjących od niezliczonych pokoleń w warunkach silnego nasłonecznienia jest zwykle czarna, a tam, gdzie nasłonecznienie jest intensywne tylko okresowo, na słońcu szybko ciemnieje („opala się”), co daje podobny efekt. Analogia do ewolucyjnej i biologicznej aklimatyzacji do warunków niedoboru tlenu jest uderzająca. (Swoją drogą ta nasza zdolność do szybkiej zmiany koloru skóry pod wpływem słońca jest kolejną osobliwością wyróżniającą człowieka spośród wszystkich ssaków i innych kręgowców lądowych). 

Tak było przez większą część naszej historii, gdy żyliśmy przywiązani do naszej afrykańskiej kolebki, a nawet i później, kiedy wędrowaliśmy wzdłuż wybrzeży południowej Azji. Ale około pięćdziesięciu tysięcy lat temu część ludzkich populacji wyruszyła z równin nadmorskich na północ, a oddalając się coraz od bardziej od wybrzeży, musiała stawić czoło trzem narastającym problemom: coraz słabszemu nasłonecznieniu (zwłaszcza w okresach od jesieni do wczesnej wiosny), coraz mniejszej zawartości witaminy D w pożywieniu (gdy przestały być dostępne jej źródła w postaci ryb i owoców morza) i nadmiarowi melaniny, która odbierała skórze i te niewielkie ilości światła, jakie do niej docierały. Najprostszą odpowiedzią było pojaśnienie skóry. W efekcie dziś wszystkie ludy żyjące na północ od Zwrotnika Raka mają skórę jaśniejszą od tych, które pozostały w tropikach.

Panuje — mimo pewnych kontrowersji — dość powszechna zgoda, że jest to ewolucyjna adaptacja do słabszego nasłonecznienia, zwłaszcza że kolejne fale prących coraz bardziej na północ ludów wykazują tę cechę w coraz większym stopniu (aż po rudych i piegowatych mieszkańców Skandynawii i Szkocji).

Dopiero żyjący na dalekiej północy Eskimosi (Inuici) i inne zasiedlające podobne środowiska ludy (jak Nieńcy, Chantowie, Samojedzi i Jakuci) odwróciły niejako ten trend, przyciemniając z powrotem skórę, co wygląda na przedziwny paradoks, dopóki nie uzmysłowimy sobie, że ich dieta — na tych terenach niemal pozbawionych roślinności i przez wiele miesięcy w roku pogrążonych w ciemnościach — prawie w całości składa się z morskich ryb i ssaków, które stanowią najbogatsze źródło witaminy D na świecie... 

Więcej w książce „Homo sapiens. Meandry ewolucji” wydanej przez Wydawnictwo CiS pod patronatem „Focusa”.